Oliver Karschnick, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2001
Schlagwörter: Rho-Meson Produktion, Diffraktion
PACS:
Mit dem Vorwärtsprotonspektrometer ist es erstmals möglich, an dem H1-Experiment bei HERA die elastische Photoproduktion von r-Mesonen (gp --> rp` ) mit dem direkten Nachweis des unter kleinen Winkeln qp < 0.5 mrad diffraktiv gestreuten Protons zu studieren. Die hier vorgestellte Analyse basiert auf einer integrierten Luminosität von 2.98 pb-1, die in den Monaten Januar bis April 1999 aufgezeichnet wurde. Der zugängliche kinematische Bereich für die Photon-Proton-Schwerpunktsenergie W und das Quadrat des übertragenen Viererimpulses am Protonvertex t ist 25 GeV < W < 70 GeV (< W > = 38.1 GeV) und 0.073 GeV2 < |t| < 0.450 GeV2.
Die Verteilung der invarianten Masse des p+p--Paares zeigt eine deutliche Asymmetrie. Diese ist im Rahmen des Söding-Modells zurückzuführen auf die Interferenz von resonanter und nichtresonanter (p+p-)-Produktion} und wächst mit geringer werdenden Werten für |t|. Eine Abhängigkeit der Schiefe von W wird nicht beobachtet.
Der Wirkungsquerschnitt für die resonante r-Meson Produktion ergibt extrapoliert in den Massenbereich 2Mp < Mpp < Mr + 5Gr einen Wert von (4.45 ± 0.42(syst.) ± 0.55(stat.)) mb für 0.073 GeV2 < |t| < 0.450 GeV2.
Das |t|-Spektrum wird mit dem Vorwärtsprotonspektrometer gemessen. Es zeigt ein Verhalten wie ds/d|t|}=Ar exp(-br|t|) mit einem Steigungsparameter von br = (10.31 ± 0.77(stat.) ± 0.52(syst.)) GeV-2.
Eine Messung von br in drei W-Intervallen} liefert einen Wert für die Steigung der Pomeron-Trajektorie von a`P = (0.3 ± 0.4(stat.)) GeV-2. Dieser Wert ist im Rahmen der Fehler mit dem Wert von a`P = 0.25 GeV-2 aus anderen Messungen kompatibel.
Eine Extrapolation des Wirkungsquerschnitts in den Bereich |t|min < |t| < 0.5 GeV2 ergibt s(gp --> rp) = (9.59 ± 0.80(stat.) ± 1.15(syst.))mb. Die W-Abhängigkeit des Wirkungsquerschnittes zeigt sich im Rahmen der Fehler kompatibel mit einem Anstieg W0.22.
Aus der Analyse der Zerfallswinkelverteilung der Pionen können zwei Elemente r0004 und r1-104 der Spindichtematrix bestimmt werden. Es ergibt sich r0004 = 0.030 ± 0.030(stat.) ± 0.010(syst.) und r1-104 = -0.017 ± 0.032(stat.) ± 0.020(syst.). Dieses Ergebnis ist konform mit der Annahme, daß die s-Kanal-Helizität bei diesem Prozeß erhalten bleibt.
The elastic photoproduction of r mesons is studied with the H1 detector for the first time by measuring the final state proton using the forward proton spectrometer. In these reactions the proton is scattered under small angles qp < 0.5 mrad. The analysis is based on data which were taken between January and April 1999 corresponding to an integrated Luminosity 2.98 pb-1. The photon-proton center-of-mass energy in this analysis is in the range 25 GeV < W < 70 GeV (< W > = 38.1 GeV) 0.073 GeV2 < |t| < 0.450 GeV2 with four-momentum transfers squared of 0.073 GeV2 < |t| < 0.450 GeV2 at the proton vertex.
The distribution of the p+p-- invariant mass is found to be skewed. In the Söding Model this is attributed to an interference between resonant and non-resonant production of p+p-- pairs. The amount of skewing increases with decreasing |t| as expected. A variation with W is not observed.
The cross section for resonant r meson production, measured for the accessible |t| and W range and extrapolated in 2Mp < Mpp < Mr + 5Gr, is (4.61 ± 0.42(syst.) ± 0.55(stat.))mb.
The |t| spectrum is measured directly with the forward proton spectrometer. It is described by an exponentially falling function of the form ds/d|t|}=Ar exp(-br|t|) with a slope parameter of br = (10.31 ± 0.77(stat.) ± 0.52(syst.)) GeV-2 (for < W > = 38.1 GeV).
The slope of the Pomeron-trajectory is determined by measuring br in three different W intervals to be a`P = 0.3 ± 0.4(stat.) GeV-2. Within the errors this is compatible with a value of a`P = 0.25 from other experiments.
An extrapolation to the range ||t|min < |t| < 0.5 GeV2 is performed and leads to the result s(gp --> rp) = (9.59 ± 0.80(stat.) ± 1.15(syst.))mb. The W dependence of the cross section is compatible within the errors with the value of W0.22.
With the analysis of the decay angular distribution of the two pions, two elements r0004 and r1-104 of the spin-density matrix can be extracted. These are measured to be r0004 = 0.030 ± 0.030(stat.) ± 0.010(syst.) and r1-104 = -0.017 ± 0.032(stat.) ± 0.020(syst.). These results are compatible with the assumption that the s-channel helicity is conserved in this process.